Холестерин влияет на свойства клеточной мембраны следующим образом:

• Регулирует жидкое состояние мембраны, определяет её упругость и эластичность. 2 Холестерин придаёт мембране жёсткость, занимая свободное пространство между гидрофобными хвостами липидов и не позволяя им изгибаться. 2 Поэтому мембраны с малым содержанием холестерина более гибкие, а с большим — более жёсткие и хрупкие. 2
• Служит «стопором», препятствующим перемещению полярных молекул из клетки и в клетку. 2
• Стабилизирует специфическую мембранную фазу — жидкокристаллическую упорядоченную фазу. 3 Холестерин одновременно препятствует переходу липидов в твёрдую фазу и увеличивает упорядоченность цепей, делая мембрану более стабильной, увеличивая её толщину, уменьшая флуктуации подвижности молекул и уменьшая проницаемость мембраны. 3
• Оказывает двойственный эффект на физико-химические свойства и проницаемость липидного бислоя. 4 При температурах выше фазового перехода фосфолипидов холестерин оказывает конденсирующий эффект (уменьшение площади, занимаемой молекулой фосфолипида), уменьшает скорость диффузии фосфолипидов в бислое, уменьшает проницаемость бислоя для молекул воды и ионов. 4 При температурах ниже фазового перехода фосфолипидов холестерин увеличивает площадь, занимаемую молекулой фосфолипида, увеличивает скорость диффузии фосфолипидов в бислое, увеличивает проницаемость бислоя для молекул воды и ионов. 4

От количества холестерина зависят многие свойства клеточных мембран, их проницаемость, формирование различных доменов, функционирование мембранных белков. 5